6. Стандарт широкополосного доступа ieee 802.16-2004

При переходе к созданию систем широкополосного радиодоступа с интеграци­ей услуг стало понятно, что основополагающие принципы, заложенные в бес­проводные системы на предыдущих этапах, нуждаются в существенной коррек­тировке. На сигнальном уровне первостепенное значение приобрело оптималь­ное использование спектрального ресурса радиоканала при любых соотношени­ях «скорость-помехоустойчивость». На уровне протоколов стало необходимым обеспечивать заданный уровень качество обслуживания (QoS) любому абоненту сети.

Разработанный IEEE стандарт IEEE 802.16-2004 представляет собой рас­считанную на внедрение в городских распределенных (региональных) беспровод­ных сетях (WirelessMAN) технологию беспроводного широкополосного доступа операторского класса. В последнем — его основное отличие от группы стандартов IEEE 802.11, ориентированных на работу в безлицензионном диапазоне. Следует отметить, что в Европе Институт стандартизации в области телекоммуникаций ETSI принял континентальный эквивалент стандарта IEEE 802.16, именуемый ETSI HIPERMAN. Отметим, что HIPERMAN — это подмножество IEEE 802.16, он предусматривает работу в диапазоне 2-11 ГГц и только в одном из режимов — WirelessMAN-OFDM (см. далее).

Часто используют коммерческое имя стандарта беспроводной связи IEEE 802.16 — WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access). Произошло оно от на­звания международной организации WiMax Forum (www.wimaxforum.org), в ко­торую входят ряд ведущих коммуникационных и полупроводниковых компаний (Airspan Networks, Alvarion Ltd, Aperto Networks, Fujitsu Microelectronics America, Intel, OFDM Forum, Proxim Corporation, Wi-LAN Inc и др.). Однако следует пом­нить, что на самом деле WiMax, равно как и европейский HIPERMAN, рассмат­ривает режим WirelessM A N- OFDM.

WiMax Forum был организован 11 апреля 2003 года. Его целью является со­действие разработке беспроводного оборудования для доступа к широкополос­ным сетям, скорейшее развертывание сетей во всем мире и сертификация обору­дования IEEE 802.16, а также подготовка спецификаций, призванных обеспечить совместимость оборудования разных производителей. Одна из целей WiMax — дальнейшее разделение труда на рынке производителей беспроводного оборудо­вания. Поставщики элементной базы, такие как Intel и Fujitsu, будут разрабаты­вать ее для всех производителей оборудования, а производители оборудования смогут сконцентрировать свои усилия на оборудовании со стандартной элемент­ной базой. По данным аналитиков, члены WiMax Forum представляют собой более 75% рынка производителей оборудования широкополосного беспроводного доступа. Ожидается, что WiMax Forum начнет сертификацию оборудования в июле 2005 года. В качестве сертификационной лаборатории уже выбрана испан­ская компания Cetecom. По условиям WiMax сертификация должна проводиться с проверкой совместимости оборудования трех производителей с одинаковыми профилями.

Стандарт IEEE 802.16 описывает принципы построения сетей регионального масштаба в диапазонах до 66 ГГц, точнее, их физический и МAC-уровни. Для этого стандарт предусматривает пять режимов (табл. 8.1). Сразу оговоримся, что только один из них — WirelessMAN-SC предназначен для работы в диапа­зоне 10 66 ГГц. Он ориентирован на магистральные сети (точка-точка, точка- многоточка), работающие в режиме прямой видимости (так как затухание столь высокочастотных сигналов при отражении очень велико), с типичными скоростя­ми потока данных (bit stream) 120 Мбит/с и шириной канала порядка 25 МГц.

Остальные режимы разработаны для диапазонов менее 11 ГГц. Один из них — WirelessMAN-SCa — это «низкочастотная» вариация WirelessMAN-SC (с рядом дополнительных механизмов). Режим WirelessHUMAN представляет собой адап­тацию остальных методов для работы в безлицензионых (в США) диапазонах. Остальные два режима — WirelessMAN-OFDM и WirelessMAN-OFDMA — это совсем новые методы (ранее входили в утвержденный в 2003 году стандарт IEEE 802.16а, но с тех пор претерпели ряд изменений).

Отметим, что все режимы диапазона ниже 11 ГГц отличает три характер­ные детали — механизмы автоматического запроса повторной передачи (ARQ — automatic repeat request), поддержка работы с адаптивными антенными систе­мами (AAS — adaptive antenna system) и пространственно-временое кодирование (STC — space time coding). Кроме того, помимо централизованной архитектуры «точка-многоточка», в режиме OFDM предусмотрена поддержка архитектуры Mesh-сети («сетки» — децентрализованной сети взаимодействующих друг с дру­гом систем). Примечательно, что если в документе IEEE 802.16а речь шла о диапазоне 2-11 ГГц, то в новом стандарте нижняя граница так четко не ого­варивается (упоминается «как правило, не ниже 1 ГГц»). Хотя по информации ряда аналитиков известно, что всерьез анализируется возможность использова­ния диапазона 700 МГц для модификации стандарта для мобильных абонентов IEEE 802.16е.

Еще одна особенность стандарта — в нем предусмотрен режим работы в безлицензионном (в США) диапазоне WirelessHUMAN (High-speed Unlicensed Metropolitan Area Network). Фактически речь идет об адаптации описанных ме­тодов в полосе частот порядка 5-6 ГГц. Основные отличия WirelessHUMAN — это использование только временного дуплексирования, режим динамического распределения частот (DFS — dynamic frequency selection) и механизм сквозной нумерации частотных каналов. Однако, поскольку в России безлицензионных диапазонов в гигагерцовой области нет и ничего подобного нам не грозит, по­дробно останавливаться на данном режиме не будем.

Таблица 13

Основные режимы в стандарте IEEE 802.16-2004

Режим	Частот­ ный диапазон	Опции	Метод дуплексирования
WirelessM AN-SC	10-66 ГГц		TDD/FDD
WirelessM AN-SCa	< 11 ГГц	AAS/ARQ/STC/256- QAM	TDD/FDD
WirelessMAN-OFDM	< 11 ГГц	AAS/ARQ/STC/Mesh	TDD/FDD
WirelessMAN- OFDMA	< 11 ГГц	AAS/ARQ/STC	TDD/FDD
WirelessHUMAN	<11 ГГц*	DFS/AAS/ARQ/Mesh/STC	TDD

*Безлицензионный диапазон (в США и Европе).

1. МАС-уровень стандарта IEEE 802.16